地球から最も遠い超新星を発見

　深宇宙の彼方に2つの超新星の微かな光が発見された。現時点で地球から最も遠距離に存在していたとみられる星の爆発現象だ。その光が地球に到達するのに百億年を超える時間がかかっている。今回の観測で、約130億年前のビッグバン後に形成された最初期の星の様子もわかるようになるかもしれない。

　研究を指揮したカリフォルニア大学アーバイン校（UCI）の天文学者ジェフ・クック氏は、「今回の超新星爆発は約110億年前の出来事なので、ビッグバンからそれほど時間が経過していない」と話す。

　遠い銀河ほど早い速度でわれわれから遠ざかり、宇宙が膨張していることはよく知られている。新発見の超新星2つは現在、地球から180億光年離れた場所に位置している。

　最も近距離の超新星は、1604年の10月にケプラーによって発見された。地球からわずか2万光年の位置で爆発が起こり、地上から肉眼でも観測することができた。

　超新星がいかに明るいとはいえ、距離が遠くなれば光は弱くなる。そこでクック氏の研究チームは、探索対象をIIn型の超新星に絞ることにした。IIn型は、太陽の50～100倍の質量を持つ巨大な星が最期を迎えるときに発生する、非常に明るいタイプの超新星だ。

　この種の大質量星についてクック氏は、「質量が非常に大きいため状態が不安定だ」と説明する。最期が近づくと複数レベルにわたって核融合反応が進み、周囲に何層ものシェル（球殻）が形成される。

　そして最終的に中心核が崩壊すると、反動による衝撃波で外層部は強烈な核融合反応を起こす。このときに発生する熱によって、シェルはその後長らく明るい光を放ち続けるという仕組みだ。

　クック氏の研究チームは、IIn型の超新星は宇宙にいくつも存在すると推測している。

　今回、位置特定には古くて新しい手法が採用された。カメラで微光をとらえる際に露出時間を長めに設定する定石を超新星観測に応用したのだ。

　研究チームはまず、ハワイ・マウナケア山の山頂付近に設置されているカナダ・フランス・ハワイ望遠鏡（CFHT）で、5年間にわたる観測を行った。その後、撮影した多数の画像を空のセクターごとに整理したのである。

　時系列に沿って調べた結果、光が突然現れたケースが4件発見された。確認のため同じマウナケア山にあるW・M・ケック天文台の望遠鏡で再観測したところ、それらの光は遠宇宙で起こった星の爆発であることが判明した。

　これまでは90億年前に起こった超新星が最も遠いとされていたが、研究チームが発見した4つの超新星のうち2つはそれをはるか上回っていた。この新記録はまだ破られていない。

　主に水素ガスで構成されていた初期宇宙は、なんらかの過程を経てさまざまな物質で満たされるようになった。今回の超新星はその過程を明らかにするかもしれない。

　大質量星が爆発すると、宇宙空間に重金属がまき散らされる。その重金属が冷えてちりやガスの雲になり、新しい恒星の周りに形成される惑星の構成要素になる。「重金属は地球のような岩石惑星の形成に欠かせない物質だ。星の一生の終わり、それは新たな進化と拡散のサイクルの始まりだ」とクック氏はコメントした。

　今回の研究成果は、7月9日発行の「Nature」誌に掲載されている。

Image courtesy Jon Morse/NASA